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哈⼯⼤机械原理⼤作业⼀连杆运动分析（02）⼀．设计题⽬⼆. 结构分析与基本杆组划分1.机构的结构分析机构各构件都在同⼀平⾯内运动，活动构件数n=3 P L=4 P H=0则机构的⾃由度为: F = 3n -2P L –P H = 3×3-2×4 = 12.基本杆组划分（1）去除虚约束和局部⾃由度本机构中⽆虚约束或局部⾃由度，此步骤跳过。
（2）拆杆组。
从远离原动件（即杆1）进⾏拆分，就可以得到由杆2,3组成的RRRⅡ级杆组和Ⅰ级机构杆1。
如下图：（3）确定机构的级别由（2）知，机构为Ⅱ级机构。
三. 运动分析数学模型以A为原点建⽴坐标系，如图：原动件AB的转⾓：φ1=0--2π运动副A的位置坐标：x A=0 y A=0 运动副D的位置坐标：x D=d y D=0 则运动副B的位置坐标：x B = acosφ1 y B = asinφ1其中：t=0:0.001:2*pi;a=60;b=90;c=120;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd)曲柄a=50,55,60,65红蓝绿黄b=90,c=120,d=100 t=0:0.001:2*pi; a=50;b=90;c=120;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'r'); hold on;grid on;t=0:0.001:2*pi;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'b'); hold on;t=0:0.001:2*pi;a=60;b=90;c=120;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'g'); hold on;t=0:0.001:2*pi;a=65;b=90;c=120;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'y');a=50,55,60,65红蓝绿黄2.摇杆c=105,115,125,135红蓝绿黄a=50,b=90,d=100 t=0:0.001:2*pi; a=50;b=90;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'r'); hold on;grid on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=90;c=115;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'b');t=0:0.001:2*pi;a=50;b=90;c=125;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'g'); hold on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=90;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'y');c=105,115,125,135红蓝绿黄3.连杆b=80,90,100,110红蓝绿黄a=50,c=120,d=100 t=0:0.001:2*pi; a=50;b=80;c=120;d=100;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'r'); hold on;grid on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=90;c=120;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'b'); hold on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=100;c=120;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'g'); hold on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=110;c=120;d=100;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'y');b=80,90,100,110红蓝绿黄4.机架d=85,95,105,115 红蓝绿黄a=50,b=90,c=120 t=0:0.001:2*pi; a=50;b=90;c=120;d=85;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'r'); hold on;grid on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=90;c=120;d=95;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'b'); hold on;t=0:0.001:2*pi;d=105;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'g'); hold on;t=0:0.001:2*pi;a=50;b=90;c=120;d=115;xa=0;ya=0;xd=d;yd=0;xb=a.*cos(t);yb=a.*sin(t);m=xd-xb;n=yd-yb;lbd=(m.^2+n.^2).^(1/2);a0=2*b.*(xd-xb);b0=2*b.*(yd-yb);c0=b.^2+lbd.^2-c.^2;dd=2*atan((b0+(a0.^2+b0.^2-c0.^2).^(1/2))./(a0+c0)); plot(dd,'y');d=85,95,105,115 红蓝绿黄。
Harbin Institute of Technology机械原理大作业一课程名称：机械原理设计题目：连杆机构运动分析院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：赵永强唐德威设计时间：2014/5/8哈尔滨工业大学运动分析题目：如图所示机构，已知机构各构件的尺寸为AB=180mm，β=130°，BC=290mm，CD=300mm，e=65mm，AD=150mm，DE=180mm，EF=500mm，构件1的角速=10rad/s,试求构件5上点F的位移、速度和加速度，并对计算结果进行度为ω1分析。
1.建立以点A为原点的固定平面直角坐标系A-x,y,如图所示。
2.对机构进行结构分析该机构由原动件AB（Ⅰ级组），BCDE（RRRⅡ级杆组）和EF（RRPⅡ级杆组）组成。
3.本杆组的运动分析数学模型（1）原动件AB（Ⅰ级组）已知原动件AB的转角ψ1=0~2π原动件AB的角速度ω1=10rad/s原动件AB的角加速度α1=0运动副A的位置坐标xA =0 yA=0A点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。
运动副A的速度vxA =0 vyA=0运动副A的加速度axA =0 ayA=0原动件AB长度lAB=180mm 可求出运动副B的位置坐标xB =xA+lABcosψ1yB=xA+lABsinψ1运动副B的速度vxB = vxA-ω1lABsinψ1vyB= vyA+ω1lABcosψ1运动副B的加速度a xB = axA-ω12 lABcosψ1-α1lABsinψ1ayB=ayA-ω12 lABsinψ1+α1lABcosψ1（2） BCD（RRRⅡ级杆组）由（1）知B点位置坐标、速度、加速度运动副D点位置坐标xD =150mm yD=0D点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。
运动副D的速度vxD =0 vyD=0运动副D的加速度axD =0 ayD=0杆BC长 lBC=290mm杆CD长 lC=300mm 可求得BC杆相对于X轴正方向转角ψ2=2arctan CD杆相对于x轴正方向转角ψ3=arctan其中A0=2lBC（xD-xB）,B=2 lBC（yD-yB）,C=,求导可得BC杆ω2、α2和CD杆ω3、α3。
第二章 平面连杆机构的运动分析一、基本要求1) 正确理解速度瞬心的概念，会判断直接组成运动副的两构件的瞬心及 运用“三心定理”确定平面机构中没有直接组成运动副的两构件间的瞬心。
2）会用速度瞬心法对平面机构进行速度分析。
3）会用相对运动图解法（矢量方程图解法）及矢量方程复数法对Ⅱ级机 构进行速度及加速度分析。
二、基本概念和基础知识为了确定机器工作过程的运动和动力特性，往往需对机构进行运动分析。
机构运动分析就是在已知机构的运动尺寸和已知原动件的运动规律的前提下，确定机构中其它构件或其他构件上的某些点的位置、速度、加速度等运动参数。
机构运动分析的方法通常有矢量方程图解法和解析法。
图解法形象直观，简便，精度较低；解析法精度高，但需进行大量的数学运算，一般需借助电子计算机来完成。
1. 矢量方程图解法矢量方程图解法就是根据相对运动的原理列出机构中两点间的相对运动的矢量方程式，然后按一定的比例画出相应的矢量多边形，由此解出所需运动参数。
此方法的关键是如何正确列出矢量方程式。
建立矢量方程式时一定要注意将未知量分列于等式两端以便求解，另外每个矢量的角标一定要写清楚是哪个构件上的哪个点；画矢量多边形时由等式一边出发，先画已知量，画完等式一边的矢量后再画另一边的矢量，最后由矢量多边形求出所需未知量。
下面分两种情况进行讨论。
(1) 同一构件上两点间的速度和加速度关系。
这种类型常用于求解同一构件上两个回转副之间的速度及加速度关系。
需要注意的是加速度分析中的相对加速度通常由向心加速度与切向加速度两项构成，无哥氏加速度。
① .速度关系。
图3-1（a ）所示机构中，点B 和C 同为构件2上的点，根据相对运动的原理，可知点C 的速度C v 等于点B 的速度B v 和点C 相对于点B 的相对速度CB v 的矢量和。
即C v = B v + CB v大小 ？ AB l 1ω ？ 方向 沿导路方向 ⊥AB ⊥BC图3-1 同一构件上两点的相对运动关系 (a)机构简图;(b)速度多边形;(c)加速度多边形由于一个矢量方程可转化为两个标量方程，故上面矢量方程含两个未知量，可解。
2.4 复习思考题与习题一、思考题1. 平面四杆机构的基本型式是什么？它有哪几种演化方法？2. 铰链四杆机构的曲柄存在条件是什么？曲柄滑块机构及导杆机构等其它四杆机构的曲柄存在条件是什么？3. 什么是连杆机构的压力角、传动角、急回运动、极位夹角、行程速比系数？连杆机构最小传动角出现在什么位置？如何计算连杆机构的最小传动角？极位夹角与行程速比系数的关系如何？“死点”在什么情况下出现？如何利用和避免“死点”位置？4. 机构运动分析包括哪些内容？对机构进行运动分析的目的是什么？什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？如何确定机构中速度瞬心的数目？什么是“三心定理”？对机构进行运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？5. 什么是Ⅰ级机构、RRR 杆组、RRP 杆组、RPR 杆组、PRP 杆组、RPP 杆组？什么是相对运动图解法及杆组法？用杆组法对连杆机构进行运动分析的依据及基本思路是什么？6. 何谓摩擦角和摩擦圆？移动副中总反力是如何决定的？何谓当量摩擦系数和当量摩擦角？机械效率的计算方法有哪些？从机械效率的观点来看，机械的自锁条件是什么？7. 平面连杆机构设计的基本问题有哪些？ “函数机构”、“轨迹机构”、“导引机构”的设计思想、方法是什么？按给定行程速比系数设计四杆机构的方法是什么？二、习题题2-1 如题2-1图所示导杆机构中，已知mm L AB 400=，偏距mm e 10=。
试问：第2章 连杆机构的分析和设计 631. 欲使其为曲柄摆动导杆机构，AC L 的最小值为多少；2. 若AB L 不变，而0=e ，欲使其为曲柄转动导杆机构，AC L 的最大值为多少； 3. 若AB L 为原动件，试比较在0>e 和0=e 两种情况下，曲柄摆动导杆机构的传动角，哪个是常数，哪个是变数， 哪种情况传力效果最好？题2-2 如题2-2图所示偏置曲柄滑块机构。
1． 试判定机构是否具有急回特性，并说明理由。
连杆机构运动分析说明书院（系）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化姓名李乾学号1130810904班号1308109指导教师唐德威、赵永强日期2015年6月20日哈尔滨工业大学机电工程学院2015年6月一、题目如图1所示机构，已知机构各构件的尺寸为l AB=200mm，l BD=700mm，l AC=400mm，l AE=800mm，构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件2上点D的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。
（题中构件尺寸满足l BD-l AB<l AE<l BD+l AB)。
图 1 机构运动简图二、建立数学模型分析1.建立坐标系建立以点A为原点的平面直角坐标系A-x，y，如图2所示图 2 建立坐标系2.对机构进行结构分析该机构由Ⅰ级机构AB、两个RPRⅡ级基本杆组BCD、ED组成。
杆组拆分结果如图3、图4、图5所示。
图 3 Ⅰ级杆组AB图 4 RPRⅡ级基本杆组BCD图 5 RPRⅡ级基本组DE3.确定已知参数和求解流程（1）原动件AB（I级杆组）已知原动件1的转角φ=0~360°运动副A的运动参数x A=0y A=0原动件AB的长度l AB = 200mm代入I级杆组子程序，得到运动副B的位置坐标（x B，y B）根据《机械原理》第三版书中第36页的公式推导可知：A，B两点坐标在x轴，y轴上投影，得方程x B = x A+l AB*cosφy B = y A+l AB*sinφ（2）BCD（RPR II级杆组）已知运动副B的位置坐标（x B，y B）运动副C的坐标位置：x C=l AC=400mmy C=0代入RPR II级杆组子程序，求出构件2上D点的位置坐标（x D，y D）根据《机械原理》第三版书中第339页的公式推导可知：当杆件处于图所示位置,即x B>x D并且y B≥y D时,l j杆角位移：φj=arctan B0s+A0C0 A0s−B0C0式中：A0=x B-x DB0=y B-y DC0=l i+l ks=√A02+B02−C02而当x B<x D并且y B≥y D时，φj=arctan B0s+A0C0A0s−B0C0+180o 当x B<x D并且y B<y D时，φj=arctan B0s+A0C0A0s−B0C0+180o 当x B>x D并且y B<y D时，φj=arctan B0s+A0C0A0s−B0C0+360o图 6 RPR II级杆组分析内移动副C的位置：x C=x B-l i sinφjy C=y B-l i cosφj导杆上E点的位置：x E=x C+(l j-s)cosφjy E=y C+(l j-s)sinφj（3）DE（RPR II级杆组）已知运动副D的位置坐标（x D，y D），运动副E的坐标：x E=l AE=800mmy E=0代入RPR II级杆组子程序，求出构件5的转角φ5。
《机械设计基础》第2章_平面连杆机构解析机械设计基础第2章介绍了平面连杆机构的解析方法，本文将详细探讨平面连杆机构的基本概念以及运动规律，并通过实例分析解算过程。
平面连杆机构是由几个连杆和连接件组成的机械装置，常见于各种机械设备和机器人中，具有重要的机械传动功能。
解析平面连杆机构的目的是求解机构中各个连杆的位置、速度和加速度等运动参数，在设计和优化机构的过程中起到关键作用。
首先，我们需要了解平面连杆机构的基本构件和运动方式。
平面连杆机构包括刚性连杆、铰链、曲轴和悬臂等，在运动过程中，这些构件之间通过铰链连接，可以实现不同形式的运动传动。
平面连杆机构中常见的运动有转动运动、直线运动和复合运动。
其次，我们需要了解平面连杆机构的运动规律。
平面连杆机构的运动规律可以通过几何方法或者代数方法进行求解。
几何方法主要是通过建立连杆的几何关系来求解连杆的位置和速度，而代数方法则是通过建立连杆的运动学方程来求解连杆的加速度。
几何方法中常用的解析方法有正弦定理和余弦定理。
通过应用这些定理，可以获得连杆的长度和角度关系，从而求解出连杆的位置和速度。
例如，在一个平面连杆机构中，已知一根连杆的长度和角度，可以利用余弦定理求解出另一根连杆的长度和角度。
代数方法中常用的解析方法有速度、加速度和加加速度分析法。
这些方法是通过建立连杆的运动学方程，并对方程进行求导得到速度、加速度和加加速度的表达式。
例如，在一个平面连杆机构中，已知连杆的运动学方程，可以对其进行求导，得到连杆的速度和加速度表达式。
最后，我们通过一个实例来详细解析平面连杆机构的运动规律。
假设我们有一个平面连杆机构，包括两根等长的连杆和一个铰链。
已知一根连杆的长度为L，角度为θ，我们希望求解另一根连杆的位置、速度和加速度。
首先，利用余弦定理求解另一根连杆的长度。
根据余弦定理，可以得到连杆的长度与角度的关系式。
然后，利用连杆长度与角度的关系式，可以求解出连杆的长度。
接下来，利用几何方法求解连杆的速度。
第2章连杆机构分析和设计2.1内容要求1.掌握平面四杆机构的基本型式、特点及其演化方法。
2.熟练掌握和推导铰链四杆机构曲柄存在条件，并灵活运用来判断铰链四杆机构的类型；掌握曲柄滑块机构及导杆机构等其他四杆机构的曲柄存在条件的推导过程。
3.掌握平面四杆机构的压力角、传动角、急回运动、极位夹角、行程速比系数、等基本概念；掌握连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；掌握极位夹角与行程速比系数的关系式；掌握掌握死点在什么情况下出现及死点位置在机构中的应用。
4.掌握速度瞬心的概念及如何确定机构中速度瞬心的数目；掌握“三心定理”并应用“三心定理”确定机构中速度瞬心的位置及对机构进行速度分析。
5.了解建立Ⅰ级机构、RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组、RPP杆组的运动分析数学模型；掌握相对运动图解法及杆组法机构运动分析的方法。
6.掌握移动副、转动副中摩擦力的计算和自锁问题的讨论；掌握计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；掌握计算机械效率的几种方法；掌握从机械效率的观点研究机械自锁条件的方法和思想。
7.掌握平面四杆机构的运动特征及其设计的基本问题；了解“函数机构”、“轨迹机构”、“导引机构”的设计思想、方法；掌握按给定行程速比系数设计四杆机构的方法。
2.2内容提要一、本章重点本章重点是铰链四杆机构曲柄存在条件，并灵活运用来判断铰链四杆机构的类型；连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；速度瞬心法对机构进行速度分析；计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；按给定行程速比系数设计四杆机构的方法。
1．平面四杆机构的基本型式及其演化型式平面四杆机构的基本型式是平面铰链四杆机构。
在此机构中，与机架相联的构件称为连架杆；能作整周回转的连架杆称为曲柄，而不能作整周回转的连架杆称为摇杆；与机架不相连的中间构件称为连杆。
能使两构件作整周相对转动的转动副称为周转副；而不能作整周相对转动的转动副称为摆转副。
平面铰链四杆机构又根据两连架杆运动形式不同分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构及双摇杆机构。
平面四杆机构的演化型式是在平面铰链四杆机构的基础上，通过一些演化方法演化而成其他型式的四杆机构。
平面四杆机构的演化方法有：（1）改变构件的形状及运动尺寸；（2）改变运动副尺寸；（3）取不同构件为机架。
你我共享2．有关四杆机构的一些基本知识（1）铰链四杆机构曲柄存在条件铰链四杆机构有曲柄的条件：1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和；2）最短杆是连架杆或机架。
最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和，此条件称为杆长条件。
如果铰链四杆机构满足杆长条件，则有最短杆参与的转动副都是周转副。
那么，以与最短杆相邻的构件为机架，将获得曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，将获得双曲柄机构；以与最短杆相对的构件为机架，将获得双摇杆机构。
如果铰链四杆机构不满足杆长条件，则该机构中没有周转副。
故无论以哪个构件为机架，均只能获得双摇杆机构。
应用上述条件，若将偏置（或对心）曲柄滑块机构和导杆机构中的移动副视为转动中心位于垂直导路无穷远处的转动副，也可推导出曲柄滑块机构和导杆机构的曲柄存在条件。
（2）急回运动及行程速比系数k如图2-1所示，当连杆机构（如曲柄摇杆机构）的主动件（曲柄）为等速回转时，从动件（摇杆）空回行程的平均速度大于从动件（摇杆）工作行程的平均速度，这种运动性质称为急回运动。
为了衡量摇杆急回作用的程度，通常把从动件往复摆动平均速度的比值称为行程速比系数，其急回运动的程度用行程速比系数K 来衡量，即度从动件慢速行程平均速度从动件快速行程平均速=K =θθ-+180180 （2-1） 故极位夹角θ为: θ=-+18011K K （2-2） 行程速比系数K 随极位夹角θ增大而增大，θ值愈大，急回运动特性愈明显。
（3）四杆机构的压力角、传动角及死点如图2-2所示，主动件曲柄通过连杆作用于从动件上的力P 的作用线与其作用点速度方向所夹的锐角α，称为机构在此位置的压力角。
而把压力角的余角γ（即连杆与从动件摇杆所夹的锐角）称为机构在此位置的传动角。
传动角常用来衡量机构的传动性能。
机构的传动角γ愈大，压力角α愈小，力P 的有效分力就愈大，机构的效率就愈高。
所以为了保证所设计的机构具有良好的传动性能，通常应使最小传动角图 2-1γmin ≥40 ，在传递力矩较大的情况下，应使γmin ≥50 。
在具体设计铰链四杆机构时，一定要校验最小传动角γmin 是否满足要求。
当连杆和摇杆的夹角δ为锐角时，γδ=；若δ为钝角时，γδ=-180 。
δ角是随曲柄转角ϕ的变化而改变的。
当机构在任意位置时：22222cos cos 2b c a d ad bcϕδ+--+= （2-3） δ角是随各杆长和原动件转角ϕ变化而变化的。
由于γδ=（锐角），或γδ=-180 （δ为钝角），所以在曲柄转动一周过程中（ϕ=0～360︒），只有δ为δmin 或δmax 时，才会出现最小传动角。
此时正是ϕ=0 和ϕ=180 位置，所对应的δ为δmin 和δmax ，从而得：cos ()cos ()min max δδ=+--=+-+⎫⎬⎪⎪⎭⎪⎪b c d a bc b c a d bc 22222222 （2-4） 可能出现最小传动角的两个位置'=''=-⎫⎬⎪⎭⎪γδγδmin min min max 180 （2-5） 比较'γmin 和''γmin ，找出其中较小的角度。
机构的死点位置就是指从动件的传动角γ=0 时机构所处的位置。
对于传动机构，在死点位置时，驱动从动件的有效回转力矩为零，可见机构出现死点对于传动是很不利的。
在实际设计中，应该采取措施使其能顺利地通过死点位置。
3．平面连杆机构的运动分析（1）速度瞬心法在理论力学中已给出作平面运动的两个刚体的速度瞬心的概念，若把刚体视为构件就可以得到机械原理中瞬心的定义：相对作平面运动的两构件上瞬时相对速度等于零的点或者说绝对速度相等的点（即等速重合点）称为速度瞬心。
又把绝对速度为零的瞬心称为绝对瞬心，不等于零的称为相对瞬心，并将用符号P ij 表示构件i 与构件j 的瞬心。
机构中速度瞬心的数目可以用下面公式计算：K m m =-()12（2-6） 上式中：K ──机构中瞬心数；m ──机构中构件（含机架）数。
图 2-2你我共享机构中瞬心位置的确定：当两构件直接相联构成转动副其转动中心即为该两构件瞬心P 12；当两构件构成移动副时，构件1相对于构件2的速度均平行于移动副导路，故瞬心P 12必在垂直导路方向上的无穷远处；两构件以平面高副相联接时，当两构件作纯滚动，接触点相对速度为零，该接触点即为瞬心P 12；若当两构件在接触的高副处既作相对滑动又作滚动，由于相对速度存在，其方向沿切线方向，则瞬心P 12必位于过接触点的公法线（切线的垂线）上，具体在法线上那一点，尚需根据其他条件再作具体分析确定。
不直接构成运动副的两构件瞬心的位置确定方法──三心定理。
所谓三心定理就是：三个作平面运动的构件的三个瞬心必在同一条直线上。
（2）相对运动图解法1）同一构件上两点间的速度和加速度关系。
2）两构件上的重合点间仙速度和加速度关系。
首先搞清属于哪一类问题，逐步列出相应的速度、加速度矢量方程式，标出各矢量的大小和方向。
当一矢量方程式中有两个未知量时即可用作图法求解。
3）比例尺机构运动分析的图解法包括作机构位置图、速度及加速度矢量多边形，因此用到以下比例尺：长度比例尺mm m l /图示长度实际长度=μ 速度比例尺mm s m v /1-⋅=图示长度实际速度μ 加速度比例尺mm s m a /2-⋅=图示长度实际加速度μ 其含义是将一个物理量（长度、速度、加速度）用一定长度的线段在图上表示出来，不同于机械制图时所用的比例尺。
4）速度影像、加速度影像当已知同一构件上两点的速度和加速度时，可利用“速度影像”和“加速度影像”很方便地求得该构件上其他任一点的速度和加速度。
利用影像法求解时须注意以下两点：第一，每一个构件都与其速度图、加速度图存在影像关系，但整个机构与速度图和加速度图却无影像关系，即不同构件上的点之间不存在影像关系。
第二，同一构件上速度图及加速度图上各点的角标字母的顺序必须与构件上对应点的角标字母的顺序一致。
5）综合法对复杂机构Ⅲ级机构进行速度分析时，运用相对运动图解法由于未知数多于3个而无法求解，所以往往需要先利用速度瞬心法确定出某速度的方向，再用相对运动图解法求解。
这是一种综合运用瞬心法和相对运动图解法的解题方法。
（3）解析法用解析法对机构进行运动分析的关键是建立机构的位置方程式。
建立机构位置方程式常用的方法有；矢量分析法、复数矢量法、矩阵法等。
位置方程列出后，将其对时间求导一次、二次，即可求得机构的速度方程式和加速度方程式。
方程的求解可归结为线性方程组和非线性方程组的求解，在计算机上很容易实现。
杆组法的理论依据为机构组成原理。
其基本思路是将一个复杂的机构按照机构组成原理分解为一系列比较简单的单杆构件和基本杆组。
在用计算机对机构进行运动分析时，就可以根据机构组成情况的不同，直接调用已编好的单杆构件和常见杆组运动分析的子程序，从而使主程序的编写大为简化。
至于单杆构件和常见杆组运动分析的子程序已有比较完善、成熟的软件，无需使用者自己编写，读者可根据具体情况调用即可。
在用杆组法对机构进行分析时，位置分析是关键，在位置分析的基础上分别对时间求一阶、二阶导数就可得到速度和加速度分析的结果。
在调用各杆组运动分析的子程序时，需特别注意：首先要根据机构的初始位置判断该杯组的装配形式，然后分析位置模式系数，给位置模式系数M 赋值（十1或一l ）。
具体分析方法参见文献[1]的相应章节。
4．平面连杆机构的力分析和机械效率（1） 作用在机械上的力驱动力：凡是驱使机械运动的力，统称为驱动力。
该力与其作用点的速度方向相同或夹角为锐角，常称驱动力为输入力，所作的功（正值）为输入功。
阻力：凡是阻碍机械运动的力，统称为阻力。
该力与其作用点速度方向相反或成钝角，所做的功为负值。
阻力又可分为有益阻力和有害阻力。
所谓有益阻力是为了完成有益工作而必须克服的生产阻力，还可以称为有效阻力。
所谓有害阻力是指机械在运转过程中所受到的非生产性无用阻力。
应该说明的是摩擦力和重力，既可作为做正功的驱动力，有时又可作为做负功的阻力。
（2） 机械中的摩擦和总反力1） 移动副的摩擦和总反力图2-3 图2-4如图2-3所示，移动副中摩擦力的大小为：2121fN F =当外载荷Q 一定时，移动副中摩擦力可简化为：Q f F v =21式中v f 为当量摩擦系数。
常见移动副的接触形式及当量摩擦系数分别为：(a) 平面接触：f f v =(b) 槽面接触：θsin /f f v =（θ为半槽形角）(c) 圆柱面接触：f k f v =（k 的大小取决于两元素的接触情况）如图2-1所示，总反力21R 与正压力21N 之间的夹角α称为摩擦角。
